Способ распределения тока между параллельно включенными вентилями статического преобразователя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 014626 М 1/О ГОСУД АРСпо изоБПРИ ГКНТ ЕНИ ЕТЕЛЬСТВ 36/24-0 89, Бюл .нский пол техничес к м, Ленинско Гол ьдшт ейн, нов14.1 (088.8 в О.Г., Фео го комсомола П,НСенигов П ктисто ние нагруиристорамивключени парал потия11. СР 986. утем и - Изве1975 ство С 1/03,оч ер ед ног ВУЗов, ЭлАвторс1317586 тр ом еха ние свидетелкл. Н 02(54) Спо ПАРАЛЛЕЛ СТАТИЧЕС (57) Изо ти элект пользова ратур по Г 1 ЕЖДМЯ об ь ис- емпеур пас хема, реаб асп елиэующделени лель но овклю. еског ременавлени е обчени теле схемы вьян енные не нт ли раз ватель 5. же 1 гочника содерят управляемы ок-сх м од параллельно 14, вход Устройство щие в прел одермт та теля. ВЕННОЙ КОМИТЕТЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ССР ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИД(21) 42295 (22) 13 .04 (46) 23.03 (71) Челя 6 институт и (72) М,Е. и С.Н. Чер (53) 621.3 (56) Чаусо Распределе лельными т ОБ РАСПРЕЛЕЛЕНИЯ ТО НО ВКЛ 10 ЧЕННЮ 1 И ВЕНТ ОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ретение относится к отехники и может бы о для выравнивания упроводниковых стру 1Изобретение относится к элект технике и может быть использован для выравнивания . температур полу водниковых структур параллельно ченных вентилей статического пре азователя.Цель изобретения - расширени асти применения способа путем ользования его для преобразов произвольным токораспределени ежду параллельно включенными овременно работающими вентиля овышение надежности преобразо раллельно включенных вентилей сттического преобразователя, Цель изобретения - расширение области прменения и повышение надежности преобразователя. Повышение степени выравнивания температур полупроводниковых структур параллельно включенных вентилей (ПВВ) осуществляетсяпутем подачи к каждому ПВВ ш(1номер ПВВ) из каждых очередных Г 1формируемых импульсов управления(ИУ). При этом числа н, и Г 1 выбираются из соотношения л,.: М = Агде А; определяется средними за период следования ИУ мощностями потерь в ПВВ, измеренными при определенных значениях тока преобразователя. Причем ИУ подают одновременноне менее, чем к заданному числу ПВВкаждые ш. импульсов подают сериями,разделенными паузаля. Еак числа ИУв сериях, так и длительности паузнаиболее близки друг к другу, 2 ил. иг.1 приведена блокя пр едла га емый с пос о р ртока между четырьмя наралвключеннлпа вентилями стати преобразователя, на фиг,2 ые диаграммы импульсов упя, подаваемых к вентилям в одного цикла работы блок 146 7691б импульсов управления, выход которого через коммутаторы 10 подключен соответственно к управляющимвходам вентилей 14, блок 11,формирующий импульсы напряжения,следуюпйе с частотой импульсов управления источника 6 и отстающие от них на время, равное длительности последних, счетчик 12 импульсов и дешиФратор 13. При этом счетный вход счетчика 12 через блок 11 подключен к выходу источника 6, выход счетчика 12 подключен к управляющим входам коммутаторов 710 и через 15 дешифратор 13 - к обнуляющему входу счетчика 12, Каждый коммутатор 710 содержит управляемый ключ 14, дешифраторы 15 и 16 и триггер 17, выполненный на двух логических эле ментах ИЛИ-БЕ. При этом управляющий вход коммутатора 10 одновременно является входом дешифраторов 15 и 16, выходы которых соответственно подключены к первому и второму ин формационным входам триггера 17, ,выход которого подключен к управляющему входу ключа 14, Выход и вход ключа 14 является одновременно выходом и входом коммутатора 10. В па- ЗО мяти дешифратора 13 записано число 50. В девифраторе 15 соответственно коммутатора 7 записаны числа 3,8,11, 13, 18, 23, 25, 28,36,42,48, 50; коммутатора 8 - число 51, коммутатора 9 - числа 2, 5, 7, 10, 12, 15, 20, 22, 25, 27, 30 32, 34, 38,40, 44, 46, 4 9; к оммутат ора 10 - числа 1,4,6,9,14,16,19,21, 24, 26, 29, 31, 33,37, 39,41,43,45,47. В дешифратор е 16 соответственно ком- А 0мугаторазаписаны числа 1,4,9,12, 14 т 19, 24 т 26 т 29 т 38 т 4 3 т 4 9 коммута тора 8 - число 50; коммутатора 9 - числа тЗтбт 3,11,13,18,21,23,26,28, 31,33,36,39,41,45,47; коммутатора 10 - числа 2,5,7,12,15,1 т 20,23 т 25 т 27,30,32,36,38,40,42,44,46,50.Числа, записанные в памяти дешифраторов, определяют моменты наступления и длительности пауз между сериями импуль"50 сов управления, подаваемых к вентилям 14. Указанные моменты и длительности определены в соответствии со способом, Для этого в каждом из вентилей 14 типа Т 253-1000 при токе преобразователя 5 1 ,т= 2000 А и их одновременной работе (и;-4, ш;т.0=1(1=1 т 2 т 3 т 4) измерены средние за период Т изменения напряжения сети,питающей преобразователь, (0,02 с)мощности потерь Р,) = 545 Вт,Рй(о) = 360 Вт, Р з(о) = 760 Вт,Р )(ь) ==4-1=3,п = ивычислено числоЕ = п - п= 4-3 = 1.При токе преобразователя 5, равном 1 с, = 2000 = 2667 (А),в каждом вентиле 14 при их одновременной работе измерены средние за указанный период мощности потерь Р,) = 810 Вт, Р,) = 552 Вт,Р1050 Вт, Р- 1300 Вт.В порядке убывания мощностей потерь Р,(, вентилям 14 присноены номера 1 соответственно 3,4,2,1.По выражению т; п( о(Ро( М ) Р,) Р мт (ь) Р;О)топределяют наибольшее целое число1 = 2 при котором оно удовлетво(1 тря ется,Для вентиля с номером 1=2+1=3)=1 ц+ при ни ма ют ш )1 о) ш ;,1 3 М М И 1 = 1 + (1 - 0,569) + (1От 619) - 1 = 0812 при Р . = 360 Вт вычислены отноМ 1 ь)шения чисел ш) . М = 0569 шМ = 0,619; ш (,) . М = 0,772;ш (,) .Я=1.Вычислено число5 1467691 Для вентиля с номером т. = 4) 4 принимают и буемои тии отугле нтт -тп ц, тп +(о И Мчисло Подагают число К =Е+1 1+1=2 тп т 25 пт( 1 Ф Вт=, . ( " т:1") = (057 и принимают число п,=п - 1=4 - 2=2 При токе преобразователя 5, равном41, -- 2000 = 4000 (А),в каждом вентиле 1..4 при их одновременной работе (с учетом их новойй нумерации ) измерены ср ед ни е за период Т мощности потерь Р,( =2210 Вт, Р т(т= 1820 Вт, Р (,(=1410 Вт, Р т(т( = 966 Вт. Ввиду отсутствия необходимости перенумерация вентилей не осуществляется.По выражению М М Р,(, Р;(т при Р= 552 Вт вычислены отноМ = 0,48;пт,И = 0,57; тп ( , И = 0,73,н 4(т:М=1.Вычислено число 0,48) + (0,62 - 0,57) + (0,770,73) + (1 - 1):0,2 1,выбраны отношения чисел пт,: И =пт (И 0484 птт М пт(цИ = Оэ 565 э ш з: И = пт з(т, М =0,737; тч,: М = от(, т И = 1 соответственно для тиристоров 4, 3, 2, 1,Для полученных отношений чисел .тп. и М можно предложить несколько вариантов распределения во времени импульсов управления каждого вентиля 14 и отдельных вентилей друг относительно друга, которые будут удовлетворять условиям способа.Однако отмеченная неоднозначность не ,затрагивает существа способа, несущественно сказывается на величине положительного эффекта и поэтому при реализации способа принят вариант алгоритма вычисления искомых параметров, который сводится к выполнению следующих операций. Из условия обеспечения тре огрешности ст(у.) при реализа ношения пт;: М, вызванной окр ем числа пт; с точностью 0,5, И рассчитывается по формуле 0,5 100дОно определяет общий период блок-схемы.Осуществляется К этапов по определению распределения по времени пт;из М формируемых импульсов управления.15 На 1-м этапе (1 = 1, 2 К) для т.-го вентиля определяют число тп;(11 как ближайшее целое к числу 20 пт(.Ии при тп М вычисляют число К .,Ц (11 фкак целую часть числаВычисляют число серий с (К + 1) импульсами управления, подаваемых30 к т.-му вентилю за общий период работы блок-схемы, по выражению- тп;, ) К)35и число серий с К;(Н импульсами управления по выражению Х ( ( ., = тп , (, , - пт, ( - у, (;1 40 Указанные выражения получены при реализации условий способа - каждыетп импульсов управления подают к вен.тилю сериями, разделенными паузамикак числа импульсов в сериях, так 45 и длительности пауз наиболее близким друг другу. В данном случае длительность пауз принята равной продолжительности периода следованияимпульсов управления.50 Считая совпадающими первый импульс управления из числа М, форми, руемый на общем периоде работы блоксхемы, с первым импульсом управления серии, содержащей К, 1 импуль сов управления, полагают для -говентиля поступление импульсов управления в виде чередуюптихся серийсоответственно с Ки (К; т + 1)импульсами управления в каждой. При146 7691 Х;,71 ф У 1(11 на некоторой завершающей части общего периода работы блоксхемы к вентилю поступают серии импульсов управления числом К 1(1 ли 1 7 бо (К,(11 + 1).Если после выполнения 3-го этапа определения распределения импульсов управления на каком то периоде Т импульсы управления поступают менее чем к (и) вентилям, то у менее нагруженного по мощности Р, . вентиля2 (71 паузу между соседними сериями импульсов управления, приходящуюся на этот 1период, заполняют импульсом управле ния, например, из следующей за ней серии. Укаэанную процедуру осуществляют, переходя от наиболее нагруженных к иечее нагруженным по мощности вентилям. Тем самым по завер шенин К-го этапа распределения импульсов управления обеспечивается условие способа, нри котором одновременно импульсы управления будут поступать не менее чем к и параллельным вентилям. 0,510035Осуществляется К=2 этапа определения распределения по времени импульсов управления.Первый этап распределения Ц = 1). Определяют числа щ; , как ближайшие целые к числам 50(К=1 влени Использование приведенного выше алгоритма для условий примера реализации способа приводит к следующим 30 результатам.При требуемой погрешности Р= 17, числов 717-И = 0,56950 = 28,45 (щ,( = 28)уИ= 0,619 50 = 30,95 (щ(= 31). шз(17 И = 0 812 50 = 40,6 (щ (,1 = 41),и числа К как целые части чисел 11 4150-41 4 ф 55 (К з(17= )щь(1= 41 - (50-41) 4 = 5, и числа серий с К 1 импульсами уп- равления Х 1(1) = щ 2(о 7 щ "(7 У 1(17 = 50 28 6=16,Х 1(н щ (о 1 щ 2(1 У 1(17 = 50-31-12-7,3( з(о 1 щ ъ(ч - У ъ(17 = 150-41-5=4,Второй этап распределения (=2),Определяют числа щ; как ближайшиецелые к числам Ы 7. И: 0,484 50 = 24,2 (щ(1 24) И = Оь 565 50 = 28,25 (щ ц 1 = 28) в И = 0,737 50 = 36,85 (щ(7= 37) щ (1 М И 150 = 50 (щ(1 = 50) и числа К;( как целые части чисел тШ 24(2 )щ,(,1 - щ,( 1 28-241(- 9,33 (Кг 7= 9) фЩ 7. Щ 2( 21 щ 379-25 ( з(. 1= ) Щ Ь(11 22 З(27Вычисляют числа сеоий с (К,(, +1) импульсами управления У,(1 = щ 1(1 - (щ (11 щ 1(7 ) К 1(я= 3,1С учетом вычисленных параметров,и предлагаемого алгоритма определенораспределение во времени за периодработы блок-схемы поступающих к вентилям 14 импульсов управления,которое и приведено на фиг.2.Блок-схема работает следующим образом.Формируясь в источнике 6, импульсы управления периодически (с периодом Т) через ключ 14 коммутаторов710 поступают на управляющие вхо ды соответственно вентилей 14,отпирая ихОдновременно эти импульсы запускают блок 11, который формирует сдвинутые относительно импульсов управления на время, равное длительности последних, импульсы напряжения, поступающие на счетный входсчетчика 12. По достижении числапоступающих в счетчик 12 импульсов50 на выходе дешифратора 13 формируется импульс, обнуляющнй показаниясчетчика 12, На этом заканчиваетсяцикл работы схемы и начинается следующий, аналогичный нредыцущему.КроФме того, по достижении числа поступивших в счетчик 12 импульсов чисел,записанных в дешифраторах 15 и 16коммутатора 710, на выходах этихдешифраторов формируются. импульсы,меняющие состояние триггеров 17 этихкоммутаторов, Триггеры меняют сос. -тояние ключей 14 с открытого на закрытое и обратно. В результате зацикл работы схемы (50 периодов Т) квентилю 1 подается 37 импульсов управления (диаграмма 18), к вентилю2-50 импульсов (диаграмма 19), квентилю 3-28 импульсов (диаграмма20) и к вентилю 4-24 импульса (диаграмма 21). При этом одновременноимпульсы управления подаются не менее чем к двум вентилям, числа импульсов в сериях и длительности паузблизки друг к другу.В результате работы блок-схемы устанавливается режим, при которомзначения мощностей потерь вентилей14 за цикл работы этой блок-схемысоставляют соответственно 659, 635,633, 660 Вт, т.е. осуществляется их15 20 25 30 35 существенное выравнивание в сравнении с моп(ностями РПрименение известного способа требует использования измеренных при одновременной работе средних эа период Т токов вентилей 14, которые для рассмотренного примера имеют значения соответственно 410, 275, 590;725 А. Из анализа значений токов следует,что отклонение минимального тока вентиля 2 от среднеарифметического значения этих токов составляет 457 и превышает допустимую для реализации способа величину - 337. Если не учитывать условия этого способа, чтобы одновременно работало не менее и= 4-1 = 3 вентилей, но в соответствии с ним распределить во времени импульсы управления при М = 50, то средние за цикл работы блок-схемы мощности потерь вентилей 14 составят соответственно 617, 593, 707, 701 Вт. Так как отличие друг от друга мощностей потерь вентилей 14 при реализации предлагаемого способа значительно меньше, чем при известном, то и степень выравнивания температур их полупроводниковых структур более высокая.Применение предлагаемого способа приведет к увеличению срока службы преобразователя либо позволит уменьшить необходимое число параллельно включенных вентилей в нем..Формула и зобр етения Способ распределения тока между параллельно включенными вентилямистатического преобразователя, заключающийся в том, что формируют следующуе с периодом изменения напряжения сети, питающей преобразователь,импульсы управления вентилями, подаютна каждый вентиль и, (1 - номер вентиля) импульсов из каждых очередныхИ импульсов управления, при этом импульсы управления подают одновременно не менее чем к заданному числу и,параллельных вентилей, каждые щ импульсов управления подают к вентилюсериями, разделенными паузами, о тличающийся тем, что, с целью расширения области примененияи повышения надежности, в каждом и, = и, а щ; . И = 1, при заданном12 146 7691 и = и - 1,.1 с =и-и т + 1 при нима ют и/(и " 1) е,- тпт,-)135 токе преобразователя измеряют среднюю эа указанный период мощность потерь Р 1,1 полагая число вычисляют число 1 по выражению при токе преобразователя, превышающем заданный в число раз, определяемое по выражению и при одновременной ра боте и в енти лей измеряют в каждом вентиле среднюю за укаэанные период мощность потерь Р;т 11, перенумеровывают вентили в порядке убывания их мощностей потерь Р;(, вычисляют отношение чи О сел тп 1 и М по выражению,)п.ц.,) (.Р;11 где Р,)1 - наименьшая из мощ-. 25ностей Р , ,вычисляют число В 11по выражению если число В1 ь 1 то числа ш,и Ывыбирают из соотношения в противном случае определяют наиболыпее число 111. при котором уловлетворяется неравенствотп) для вентиля с номером 4определяемым из выражения для вентилей с номерами большимипринимают после чего повторяют перечисленныеоперации, начиная с измерения в каждом вентиле при новом токе преобразователей средней за указанный период мощности потерь Р;ь Т. ЛобЛ. Олийнык ольс кихКорректор А,Состав Техред Реда к а а ака з 1 208/52 Тираж 645 Подпис ноеНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 В Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,10